دستورالعمل طراحی اتصال ساده (مفصلی) تیر به ستون با ورق تک بر مبنای ضوابط AISC 360, AISC 341 و مبحث 10 مقررات ملی ساختمان همراه با ارائه یک مثال جامع Instructions Of Designing Beam To Column Shear Connection With Single Plate, Based On AISC 360, AISC 341 & 10th National Building Code Of Iran, With A Comprehensive Example

شرح محدوده

این دستورالعمل در برگیرنده نحوه طراحی اتصال مفصلی تیر به ستون با ورق تک خواهد بود.

منابع و مراجع

استانداردهای داخلی و بین المللی

ANSI/AISC 360-10

ANSI/AISC 341-10

مبحث 10 مقررات ملی ساختمان

سایر منابع و مراجع

AISC Design Examples 14

AISC Steel Construction Manual 13th

کلیات

این نوع اتصال از یک ورق تک تشکیل شده که یک سمت آن به بال یا جان ستون جوش می شود و سمت دیگر آن با استفاده از بولت به تیر متصل می گردد.

بخش عمده ای از مراحل کار، کنترل های آیین نامه ای و رویه طراحی که برای این اتصال ارائه خواهد شد، در طراحی سایر انواع اتصالات مفصلی و بعضاً گیردار مشترک بوده و کاربرد دارد.

ملاحظات طراحی

در این فصل سعی شده تا تمام ملاحظات و الزامات موجود در آیین نامه های طراحی ( مبحث 10 مقررات ملی ساختمان ، AISC 360 2010 ، AISC 341 2010 ) را که جهت طراحی این نوع اتصال مطرح شده است جمع آوری و عنوان کنیم.

ANSI/AISC 360-10 (Chapter J)

در عنوان کردن ضوابط مربوط به این آیین نامه سعی می کنیم از آوردن موارد غیر مرتبط خودداری کنیم.

GENERAL PROVISIONS

J1. GENERAL PROVISIONS

Design Basis

1. Design Basis

مقاومت طراحی φRn و مقاومت مجاز اتصالات Rn /Ω باید طبق ضوابط این فصل و ضوابط فصل B تعیین شود.

مقاومت مورد نیاز اتصالات باید بر اساس آنالیز سازه ای برای بارهای طراحی مشخص (منطبق با نوع ساختمان) ویا بر اساس درصدی از مقاومت مورد نیاز عناصر اتصال دهنده تعیین گردد.

Simple Connections

2. Simple Connections

اتصالات ساده تیرها، شاه تیرها و خرپاها باید بصورت انعطاف پذیر طراحی شوند و می توان آنها را فقط برای برش محاسبه نمود، بجز در مواردی که در مدارک طراحی بیان شده باشد. اتصالات انعطاف پذیر تیر باید دورانهای انتهایی تیر را تامین نماید. برخی تغییر شکلهای غیر الاستیک و البته محدود در اتصال برای تامین دوران انتهایی تیر ساده مجاز است.

Limitations on Bolted and Welded Connections

برای اتصالات زیر باید از پیچهای پیش تنیده ( نه الزاما ً اتصال اصطکاکی ) و یا جوش استفاده نمود:

1- وصله ستون در تمامی سازه های چندین طبقه با ارتفاع بیش از 38 متر.

2- اتصال تمامی تیرها و شاهتیرها به ستون و یا هر تیر و شاهتیری که مهار ستون وابسته به آن باشد، در سازه های با ارتفاع بیش از 38 متر.

3- در تمامی سازه هایی که جرثقیل های با ظرفیت بیش از 5 تن را تحمل می کنند: وصله های خرپای سقف و اتصالات خرپا به ستون، وصله ستون، مهار ستون، مهارهای زانویی، و تکیه گاه های جرثقیل.

4- اتصالات جهت تکیه گاه ماشین های متحرک و سایر بارهای زنده که ایجاد ضربه کنند و یا معکوس شدن نیرو را بهمراه داشته باشند.

بجز مواردی که مشخص شده (در نقشه های طرح و محاسبه)، استفاده از اتصال اتکایی و یا اتصال با پیچ ASTM A307 (پیچ معمولی) مجاز است.

نکته (نویسنده):

بدیهی است در انتخاب نوع اتصال و پیچ باید ضوابط آیین نامه AISC 341 نیز در نظر گرفته شود.

ضابطه مشابهی که در آیین نامه مبحث 10 مقررات ملی ساختمان در این رابطه وجود دارد استفاده از اتصال اصطکاکی را ضروری دانسته است که در مقایسه با AISC 360 سختگیرانه تر است.

WELDS

J2. WELDS

Fillet Welds

2. Fillet Welds

2a. Effective Area

سطح مقطع موثر جوش گوشه: مشابه مبحث 10 :  10-2-10-2-2

افزایش در ضخامت موثر گلوگاه در شرایطی که بتوان توسط تستهایی و با استفاده از پروسه ساخت وجود یک جوش ثابت بصورت نفوذ علاوه بر محدوده جوش گوشه تا ریشه را نشان داد، مجاز است.

Limitations

2b. Limitations

حداقل بعد جوش گوشه نباید از میزانی که جهت انتقال بارهای طراحی موردنیاز است و نیز از جدول J2.4. کمتر باشد.

حداکثر بعد جوش گوشه اعضای متصل شونده:

a) در امتداد قطعه با ضخامت کمتر از mm6 نباید بزرگتر از ضخامت قطعه باشد.

b) در امتداد قطعه با ضخامت mm6 یا بیشتر نباید از ضخامت قطعه منهای mm2  بزرگتر باشد؛ مگر آنکه در نقشه های مربوطه بطور ویژه، جوش جهت فراهم کردن ضخامت کامل گلوگاه مشخص شده باشد.

حداقل طول جوش گوشه طراحی شده بر اساس مقاومت نباید از چهار برابر بعد اسمی جوش کمتر باشد، و یا بعبارتی بعد موثر جوش نباید از یک چهارم طولش بیشتر درنظر گرفته شود.

مبحث 10 مقررات ملی ساختمان (فصل 1 و 2)

در مبحث 10 مقررات ملی ساختمان دو روش تنش مجاز (فصل 1) و روش حدی (فصل 2) برای طراحی عنوان شده است؛ برخی ضوابط یکسان که در دو فصل وجود دارد یکبار آورده شده و از تکرار آنها بصورت مجزا خودداری گردیده است.

بدیهی است سعی ما بر آوردن موارد صرفاً مرتبط با طراحی این نوع اتصال می باشد و از عنوان کردن ضوابط نا مربوط خودداری می کنیم.

کلیات

نکته (نویسنده)

برای طراحی اتصال ساده هیچ بندی مبنی بر درنظر گرفتن درصدی از مقاومت اعضای متصل شونده در آیین نامه وجود ندارد، لذا طبق بند فوق، اتصال را باید برای حداقل 50 درصد ظرفیت مجاز برشی عضو با مقطع کوچکتر (تیر یا ستون) طراحی نمود.

جوش

جوش گوشه

تنش مجاز جوش ها (روش تنش مجاز)

مقاومت جوش ها (روش حدی)

پیچ و مهره، قطعات دندانه شده و پرچ (روش تنش مجاز)

کلیات

اندازه ها و سوراخ ها

تنش های مجاز

تنش مجاز اتکایی در جدار سوراخ های پیچ یا پرچ

پیش تنیدگی

حداقل فواصل سوراخ ها

حداقل فاصله تا لبه

حداکثر فاصله تا لبه و فاصله مرکز به مرکز

گسیختگی قالبی

تنش مجاز اتکایی

پیچ و مهره، قطعات دندانه شده و پرچ (روش حدی)

کلیات

مشابه روش تنش مجاز (بخش مربوطه مطالعه شود: 10-1-10-3-الف).

پیچ ها با طول گیره بلند

مشابه روش تنش مجاز (بخش مربوطه مطالعه شود: 10-1-10-3-ر ).

مقاومت برشی و کششی طرح پیچ و پرچ در اتصالات اتکایی

مقاومت طرح پیچ های پرمقاومت در اتصالات اصطکاکی

مقاومت اتکایی در جدار سوراخ پیچ و پرچ

محدودیت ها

بجز جدول زیر مابقی موارد مشابه روش تنش مجاز می باشد (بخش مربوطه مطالعه شود: 10-1-10-3-ب).

نواحی مجاور اتصال و اجزای اتصال

مبحث 10 مقررات ملی ساختمان (فصل 3: ضوابط طرح لرزه ای)

مشخصات مصالح

آنالیز و طراحی

گام های طراحی اتصال ساده تیر به ستون با ورق تک به شرح زیر است:

ارائه طرح اولیه اتصال

انتخاب بار طراحی

طراحی اتصال

ارائه طرح اولیه اتصال

در ابتدای امر باید با در نظر گرفتن الزامات و محدودیت های موجود در آیین نامه یک طرح اولیه شامل اندازه ورق، سایز، تعداد و چیدمان پیچها، بعد جوش برای اتصال ارائه نمود. با توجه با استفاده توأمان از جوش گوشه و پیچ در این نوع اتصال، می بایست تمامی موارد مربوط به هریک به دقت مورد بررسی قرار گیرد.

الزامات و محدودیت های موجود در آیین نامه برای جوش گوشه :

حداقل و حداکثر بعد جوش

حداقل و حداکثر طول (مؤثر) جوش

مراجعه شود به :

AISC 360-10  : J2. 2

مبحث 10  : 10-1-10-2  ، 10-2-10-2

الزامات و محدودیت های موجود در آیین نامه برای پیچ :

نوع پیچ (معمولی/پر مقاومت)

نوع اتصال (اتکایی/اصطکاکی)

سایز و نوع سوراخ (استاندارد، بزرگ، لوبیایی کوتاه، لوبیایی بلند)

حداقل و حداکثر فاصله مرکز به مرکز سوراخ ها

حداقل و حداکثر فاصله سوراخ ها تا لبه

سایر شرایط (پیش تنیدگی پیچ ها، پوشش صفحات درگیر در اتصال ...)

مراجعه شود به :

AISC 360-10  : J1.10, J3.1~J3.5, F13.2

AISC 341-10 : D2.2

RCSC : Section 4.3

مبحث 10 (فصل اول) : 10-1-10-3 ، 10-1-10-1

مبحث 10 (فصل دوم) : 10-2-10-3-6 ، 10-2-10-3-1 ، 10-2-10-1-14

مبحث 10 (فصل سوم) : 10-3-5-3

انتخاب بارهای طراحی

طبق آیین نامه، باری که برای طراحی اتصالات در نظر گرفته می شود بر اساس بزرگترین دو مقدار زیر است:

بر اساس بارهای موجود و در نظر گرفتن بحرانی ترین ترکیب بار

لحاظ درصدی از مقاومت برشی تیر

برای طراحی اتصال ساده هیچ بندی مبنی بر درنظر گرفتن درصدی از مقاومت اعضای متصل شونده در مبحث 10 و AISC 360-10 وجود ندارد. تنها در مبحث 10 بطور کلی عنوان شده که تمامی اتصالات اعضایی که در حمل نیرو مشارکت دارند حداقل باید برای تحمل 50 درصد ظرفیت مجاز مربوطه عضو با مقطع کوچکتر محاسبه شوند.

نکته:

از آنجا که تهیه نقشه های استاندارد اتصالات قبل از طراحی سازه به انجام می رسد و برش ناشی از بارهای موجود و بحرانی ترین ترکیب بار در دسترس نمی باشد، لذا به منظور ارائه نقشه های استاندارد، الزام مبحث 10 مقررات ملی مبنی بر لحاظ حداقل %50 ظرفیت برشی مقطع ( چه در طراحی بر اساس مبحث 10 و چه بر اساس AISC 2010 ) باید مد نظر قرار گیرد.

طراحی اتصال

به منظور طراحی اتصال، کنترل های زیر با توجه به ضوابط آیین نامه باید به انجام برسد:

کنترل برش در ورق و تیر

مراجعه شود به :

AISC 360-10  : J4.2

مبحث 10 (فصل اول) : 10-1-10-5

مبحث 10 (فصل دوم) : 10-2-10-4-3

کنترل برش در پیچ

مراجعه شود به :

AISC 360-10  : J3.6

مبحث 10 (فصل اول) : 10-1-10-3 ت

مبحث 10 (فصل دوم) : 10-2-10-3-2

کنترل برش قالبی در ورق و تیر

مراجعه شود به :

AISC 360-10  : J4.3

مبحث 10 (فصل اول) : 10-1-10-4

مبحث 10 (فصل دوم) : 10-2-10-4-4

کنترل لهیدگی (مقاومت اتکایی) در ورق و تیر

مراجعه شود به :

AISC 360-10  : J3.10

مبحث 10 (فصل اول) : 10-1-10-3 چ

مبحث 10 (فصل دوم) : 10-2-10-3-5

کنترل جوش

مراجعه شود به :

AISC 360-10  : J2.4

مبحث 10 (فصل اول) : 10-1-10-2 ت

مبحث 10 (فصل دوم) : 10-2-10-2-4

کنترل لغزش (در اتصال اصطکاکی)

مراجعه شود به :

AISC 360-10  : J3.8

مبحث 10 (فصل اول) : ندارد

مبحث 10 (فصل دوم) : 10-2-10-3-4

کنترل اندرکنش برش و خمش در ورق

مراجعه شود به :

AISC Manual 13th  : Eq. 10-4

کنترل گسیختگی خمشی در ورق

مراجعه شود به :

AISC Manual 13th  : Eq. 9-4

کنترل کمانش موضعی در ورق

مراجعه شود به :

AISC Manual 13th  : Eq. 9-18

کنترل حداقل ضخامت جان ستون

مراجعه شود به :

AISC Manual 13th  : Eq. 9-2

کنترل حداکثر ضخامت ورق (الزام آیین نامه ای نیست)

مراجعه شود به :

AISC Manual 13th  : Eq. 10-2

مقایسه اتصال اصطکاکی در مبحث 10 مقررات مقررات ملی ساختمان و و AISC 360,341 (2010)

ضوابط مشابهی در مبحث 10 مقررات ملی و AISC (360, 341) 2010  وجود دارد که محدودیت هایی برای استفاده از پیچها ارائه می نماید:

مبحث 10  ( فصل اول و دوم  (تنش مجاز و حدی) )

اتصالات و وسایل اتصال            کلیات            محدودیت های اتصالات پیچی و اتصالات جوشی :

برای اتصالات زیر باید از اتصال اصطکاکی با پیچهای پر مقاومت و یا جوش استفاده شود :

وصله ستون ها در سازه های با ارتفاع 60 متر و بیشتر

وصله ستون ها در سازه های با ارتفاع 30 متر تا 60 متر، در صورتی که نسبت بعد کوچک پلان به ارتفاع در آنها از 40 درصد کمتر باشد.

وصله ستون ها در سازه های با ارتفاع کمتر از 30 متر، در صورتی که نسبت بعد کوچک پلان به ارتفاع در آنها از 25 درصد کمتر باشد.

اتصال کلیه تیرها و شاهتیرها به ستونها و یا اتصالات هر نوع تیر یا شاهتیری که مهار ستونها به آنها مرتبط باشد، در سازه های با ارتفاع بیش از 40 متر.

کلیه سازه هایی که جراثقال های با ظرفیت بیش از 5 تن را تحمل می کنند. وصله خرپاها یا تیرهای شیب دار سقف، اتصال خرپاها به ستونها ، وصله ستونها، مهار ستونها ، مهارهای زانویی بین خرپا یا تیر سقف و ستون و تکیه گاه های جراثقال مشمول این امر می باشند.

در اتصالات تکیه گاه های اعضایی که ماشین های متحرک یا بارهای زنده از نوعی را تحمل می کنند که تولید ضربه و یا معکوس شدن تنش ها را به همراه داشته باشد.

هر اتصال دیگری که در نقشه های طرح و محاسبه قید شده باشد.

در کلیه حالت های دیگر می توان از اتصال اتکایی با پیچ های پرمقاومت یا با پیچهای معمولی، اتصال اصطکاکی با پیچ پر مقاومت و یا اتصال جوشی استفاده کرد.

مبحث 10  (فصل سوم (ضوابط طرح لرزه ای))

مشخصات مصالح           اتصالات پیچی :

کلیه پیچهای مورد استفاده در اتصالات و وصله اعضای سیستم های بابر جانبی لرزه ای، باید با رفتار اصطکاکی و از نوع پر مقاومت باشد و با حداقل بار مندرج در فصل اتصالات، پیش تنیده شود. سوراخ ها نیز باید استاندارد باشد.

AISC 360-10

CHAPTER J              GENERAL PROVISIONS

Limitations on Bolted and Welded Connections

Joints with pretensioned bolts or welds shall be used for the following connections :

Column splices in all multi-story structures over 125 ft (38 m) in height

Connections of all beams and girders to columns and any other beams and girders on which the bracing of columns is dependent in structures over 125 ft (38 m) in height

In all structures carrying cranes of over 5 ton (50 kN) capacity: roof truss splices and connections of trusses to columns; column splices; column bracing; knee braces; and crane supports

Connections for the support of machinery and other live loads that produce impact or reversal of load

Snug-tightened joints or joints with ASTM A307 bolts shall be permitted except where otherwise specified.

AISC 341-10

CHAPTER D           CONNECTIONS             Bolted Joints :

All bolts shall be installed as pretensioned high-strength bolts. Faying surfaces shall satisfy the requirements for slip-critical connections in accordance with Specification Section J3.8 with a faying surface with a Class A slip coefficient or higher.

در بندهای فوق چند نکته حائز اهمیت وجود دارد که به آن اشاره می کنیم:

مبحث 10 مقررات ملی ساختمان بطور سختگیرانه تری استفاده از اتصال اصطکاکی را در موارد مذکور ضروری دانسته است در صورتی که در AISC 2010 الزامی مبنی بر استفاده از اتصال اصطکاکی در این ضوابط وجود ندارد.

در روش تنش مجاز مبحث 10 مقررات ملی، ضابطه ای برای کنترل مقاومت لغزشی در اتصال اصطکاکی وجود ندارد و تنها تفاوت آن با اتصال اتکایی در پیش تنیده بودن پیچها در اتصال اصطکاکی است؛ حال آنکه در روش حدی همان آیین نامه و نیز AISC پیش تنیده بودن پیچها شرط کافی برای اتصال اصطکاکی نیست و حتی در AISC اتصال می تواند اتکایی و همراه با پیچ های پیش تنیده باشد.

در بند اخیر در آیین نامه AISC 341 نیز که در مورد اتصالات در سیستم های مقاوم در برابر زلزله می باشد، صفحات درگیر در اتصال صرفاً باید شرایط صفحات اتصال اصطکاکی از نظر پوشش را داشته باشند و لزومی به اصطکاکی بودن خود اتصال نیست.

در پاسخ به سوال مطرح شده از AISC در مورد این بند نیز عنوان شده که لزومی به اصطکاکی بودن اتصال نمی باشد.

اتصال اصطکاکی در AISC 360-10

و اما مواردی که آیین نامه AISC 360-10 استفاده از اتصال اصطکاکی را ملزم دانسته بشرح زیر است :

I )

J3. BOLTS AND THREADED PARTS

High-Strength Bolts

Use of high-strength bolts shall conform to the provisions of the Specification for Structural Joints Using High-Strength Bolts, hereafter referred to as the RCSC Specification, as approved by the Research Council on Structural Connections, except as otherwise provided in this Specification.

RCSC Specification, SECTION 4. JOINT TYPE

4.3. Slip-Critical Joints

Slip-critical joints are required in the following applications involving shear or combined shear and tension:

(1) Joints that are subject to fatigue load with reversal of the loading direction;

(2) Joints that utilize oversized holes;

(3) Joints that utilize slotted holes, except those with applied load approximately normal (within 80 to 100 degrees) to the direction of the long dimension of the slot; and,

(4) Joints in which slip at the faying surfaces would be detrimental to the performance of the structure.

II )

F13. PROPORTIONS OF BEAMS AND GIRDERS

Cover Plates

Partial-length cover plates shall be extended beyond the theoretical cutoff point and the extended portion shall be attached to the beam or girder by high-strength bolts in a slip-critical connection or fillet welds.

نگاهی به AISC Steel Construction Manual 13th و AISC Design Examples 14

Manual : در این مرجع 2 روش ساده شده جهت طراحی این نوع اتصال ارائه شده که از آوردن آنها در این دستورالعمل خودداری می شود.

Part 10 (Design of simple shear connections)           Single plate connections

در طراحی اتصال می توان از جدول های آماده ای که در این مرجع وجود دارد و شامل مقاومت اتصال برای بحرانی ترین حالت کنترلی است استفاده نمود.

AISC Design Examples : در مثالی که در این رابطه وجود دارد عنوان شده که موارد زیر در طراحی این نوع اتصال حاکم نخواهند شد :

برش قالبی در تیرهای برش نخورده (uncoped section)

برش (تسلیم و گسیختگی) در تیر

Example II.A-17           Single-Plate Connection (Conventional–Beam-To-Column Flange)

فلوچارت طراحی

ارائه مثال

مثال :  مطلوب است طراحی اتصال ساده تیر PGB 399I به جان ستون PGC 340  با ورق تک به روش LRFD آیین نامه AISC 360-10 .

( فلز تیر، ستون و ورق : A36  /  پیچ ها : A325  /  اتصال : اتکایی  /  الکترود مصرفی : E70 )

نکات قابل توجه :

در صورت اجرایی بودن اتصال و با توجه به ابعاد مقطع تیر و ستون، می توان عرض کمتری را برای ورق اتصال در نظر گرفت، بگونه ای که قسمتی از انتهای تیر وارد ستون شود. بعبارت دیگر الزامی بر بیرون بودن تیر از ستون (مشابه شکل بالا) وجود ندارد و می توان با در نظر گرفتن جوانب اجرایی اتصال، از ورقی با عرض کمتر استفاده نمود.

همانطور که در قبل نیز عنوان شد، بدلیل عدم وجود نیروی برشی ناشی از بارهای موجود و بحرانی ترین ترکیب بار، به منظور تهیه نقشه های استاندارد اتصالات باید از الزام مبحث 10 مقررات ملی مبنی بر لحاظ حداقل %50 ظرفیت برشی مقطع ( چه در طراحی بر اساس مبحث 10 و چه بر اساس AISC 2010 ) برای طراحی استفاده نمود.

فرض می شود نیروی برشی تکیه گاهی معادل F= 20 ton در اثر بارهای موجود و بحرانی ترین ترکیب بارگذاری حاصل شده است.

کنترل محدودیت ها و الزامات مربوط به جوش و پیچ

قبل از آغاز طراحی، تمامی موارد مربوط به ظاهر اتصال اعم از حداقل و حداکثر بعد و طول ‌مؤثر جوش، سایز و نوع سوراخ پیچ ها، فواصل مربوط به سوراخ ها... باید به دقت کنترل شود و پس از حصول اطمینان از برآورده شدن تمام آنها طراحی اتصال شروع گردد.

در این مثال به منظور خلاصه سازی از آوردن این بندها خودداری می کنیم.

محاسبه ظرفیت برشی جان تیر

با وجود اینکه بندهای مبحث 10 مقررات ملی ساختمان هیچگونه محدودیتی در طراحی به روش AISC ایجاد نمی نماید، از الزام مبحث 10 مبنی بر در نظر گرفتن %50 ظرفیت مربوطه اعضا صرفاً به عنوان یک حداقل برای طراحی خود استفاده می کنیم. البته همانطور که اشاره شد، چنانچه قصد طراحی اتصال برای نقشه های استاندارد را داشته باشیم، به ناچار این الزام مبنای کار ما خواهد بود.

Range description

This instruction will include how to design a joint joint to the single column plate.

Goals

Provide the same instruction for designing joint joints to the column (single sheet) for the preparation of standard documents for oil and gas projects (computational plan, standard map and booklet) in the next step and use in projects and provide to the employer.

sources and resources

Internal and international standards

ANSI / AISC 360-10

ANSI / AISC 341-10

Section 10 of the National Building Regulations

Other resources and references

AISC Design Examples 14

AISC Steel Construction Manual 13th

Generalities

This type of connection is made up of a single sheet, one of which is welded to the wings or the column, and the other side is connected to the beam through the bolt.

The bulk of the workflow, regulatory controls, and design procedures that will be provided for this connection are commonly used in the design of other types of joint and partially interconnected joints.

Design Considerations

In this chapter, we have tried to collect and list all the considerations and requirements contained in the Design Regulations (Section 10 of the National Building Regulations, AISC 360 2010, AISC 341 2010) for designing this type of connection.

ANSI / AISC 360-10 (Chapter J)

In specifying the rules of this Code, we try to avoid bringing in unnecessary items.

GENERAL PROVISIONS

J1 GENERAL PROVISIONS

Design Basis

1. Design Basis

The design resistance φRn and the permissible strength of the Rn / Ω connections shall be determined in accordance with the provisions of this chapter and the requirements of chapter B.

The required resistance of the joints shall be determined on the basis of structural analysis for specified design loads (in accordance with the type of building) or based on the percentage of resistance required by the connecting elements.

Simple Connections

2. Simple Connections

Simple joints of beams, shafts and trusses should be designed in a flexible manner and can be calculated only for cutting, except in the cases indicated in the design documentation. Flexible joints of the beam should provide the end of the beam. Some of the non-elastic shapes and, of course, limited in connectivity, are allowed to provide the end of a simple beam.

Limitations on Bolted and Welded Connections

The following connections should be made of pre-tightened (not necessarily friction) or welding welds:

1- Pillar patches in all structures of several floors with a height of more than 38 m.

2- The connection of all the beams and guards to the column or any beam that controls the pillar depends on the structures with a height of more than 38 m.

3. In all structures that carry cranes with a capacity of more than 5 tons: roof truss patches and truss joints to pillars, pillars, pillars, pivots, knee supports, and crane supports.

4. Connections for supporting mobile machines and other live loads that cause shock or force reversal.

Except as noted above (in design and calculation maps), the use of a reverse connection or a connection with an ASTM A307 screw (normal screw) is allowed.

Note (author):

Obviously, in choosing the type of connection and screw, the rules of the AISC 341 are also to be considered.

A similar clause in the 10th National Building Regulations Act in this regard is the use of friction couplings to be more stringent than AISC 360.

WELDS

J2 WELDS

Fillet Welds

2. Fillet Welds

2a. Effective Area

Effective Cross Section Corner Welding: Similar to Top 10: 10-2-10-2-2

An increase in the effective thickness of the bottleneck in conditions where it is permissible by tests and using the manufacturing process to exhibit a fixed welding as a penetration in addition to the corner-to-roughness range.

Limitations

2b. Limitations

At least at least the angle of the pivot shall not exceed the amount required to carry the design loads, as well as the table J2.4. Less.

Maximum weld angle for connecting members:

(a) It must not be larger than the thickness of the piece along a piece with a thickness of less than 6 mm.

(b) Along the piece with a thickness of 6 mm or more, the thickness of the piece shall not be larger than minus 2 mm unless specifically provided for in the corresponding drawings to provide a full throat thickness.

The minimum weld length of the designed corner based on the strength should not be less than four times the nominal value of the weld, or, in other words, the effective dimension of the weld should not be considered more than a quarter of its length.

Section 10 National Building Regulations (Chapters 1 and 2)

In Section 10 of the National Building Regulations, two permitted stresses (Chapter 1) and a finite method (Chapter 2) are for design; some of the same rules, which are in the two chapters, are once presented and not repeated individually.

Obviously, we are trying to find things that are merely related to the design of this type of connection, and we refrain from mentioning the non-applicable criteria.

Generalities

Note (author)

To design a simple connection, there is no provision for considering the percentage of the resistance of the connecting members in the regulations, so, according to the above clause, the connection should be designed for at least 50% of the permissible shear capacity of the member with a smaller cross section (beam or column).

Boiling

Corner pouring

Permitted tensile stresses (authorized stress tension)

Boiling resistance (limit method)

Screws, Nuts and rivets (Tension tolerance method)

Generalities

Sizes and holes

Allowed tensions

Permitted stresses in the screw or rivet holes

Pre-stress

Minimum intervals of holes

Minimum distance to the edge

Maximum distance to center and center

Mold failure

Permitted Retaining Tensions

Screws, Nuts and rivets (Limit Method)

Generalities

Appropriate stress tolerance (study section: 10-1-10-3-a).

Screws with a long claw length

Appropriate stress tolerance (study section: 10-1-10-3).

Shear and Stretch Strength of the Screw and Rivet Screw in Reinforced Connections

The resistance of the screw to the friction fittings

Rack resistance in the screw hole and rivet

Limitations

Except for the table below, the remaining cases are similar to the tension method (see the relevant section: 10-1-10-3-b).

Adjacent areas of connection and connecting components

Chapter 10 National Building Regulations (Chapter 3: Seismic Design Rules)

Specification of materials

Analysis and design

The simple steps of designing a beam to a single sheet of sheet are as follows:

Provide Initial Connection Schedule

Select design load

Connect design

Provide Initial Connection Schedule

Initially, a preliminary plan, including the size of the sheet, the size, the number and arrangement of the screws, the weld dimension for connection, should be provided, taking into account the requirements and limitations contained in the regulations. Due to the use of the corners and the screw in this type of connection, all relevant items must be carefully examined.

Requirements and restrictions contained in the regulations for welding:

Minimum and maximum boiling point

Minimum and maximum length (Effective) Boiling

Refer to:

AISC 360-10: J2. 2

Topic 10: 10-1-10-2, 10-2-10-2

Requirements and restrictions contained in the regulations for screws:

Screw Type (Normal / High Strength)

Type of connection (reticulation / friction)

Size and type of hole (standard, large, short bean, long bean)

Minimum and maximum center distance to the hole center

Minimum and maximum hole distance to the edge

Other conditions (pre-stresses of the screws, covering the plates involved in the connection ...)

Refer to:

AISC 360-10: J1.10, J3.1 ~ J3.5, F13.2

AISC 341-10: D2.2

RCSC: Section 4.3

Topic 10 (Chapter One): 10-1-10-3, 10-1-10-1

Topic 10 (Chapter II): 10-2-10-3-6, 10-2-10-3-1, 10-2-10-1-14

Topic 10 (Chapter 3): 10-3-5-3

Selection of design loads

According to the rules, the load to be considered for fitting design is based on the two largest values:

Based on available loads and taking into account the most critical combination of times

Percentage of shear shear strength

For designing a simple connection, there is no provision for considering the percentage of resistance of the connecting members in Section 10 and AISC 360-10. In general, only in Section 10, it is stated that all connections of the members involved in the carrying of the force should at least be calculated to tolerate 50% of the corresponding authorized capacity of the member with a smaller cross-section.

point:

Since the preparation of standard fitting drawings is done before the design of the structure and the cutting is due to the existing loads and the most critical combination of load, therefore, in order to present the standard drawings, the requirement of paragraph 10 of the national regulations based on the minimum% 50 sectional shear capacity (whether in design based on clause 10 or based on AISC 2010) should be considered.

Connect design

In order to design the connection, the following controls should be carried out according to the rules of the regulations:

Control of cutting on sheets and beams

Refer to:

AISC 360-10: J4.2

Topic 10 (Chapter 1): 10-1-10-5

Topic 10 (Chapter 2): 10-2-10-4-3

Screw cutting control

Refer to:

AISC 360-10: J3.6

Topic 10 (Chapter 1): 10-1-10-3 t

Topic 10 (Second chapter): 10-2-10-3-2

Control the cutting of the mold in sheets and beams

Refer to:

AISC 360-10: J4.3

Topic 10 (Chapter 1): 10-1-10-4

Topic 10 (Chapter 2): 10-2-10-4-4

Blast control (rebound resistance) in sheet and beam

Refer to:

AISC 360-10: J3.10

Topic 10 (Chapter 1): 10-1-10-3

Topic 10 (Chapter 2): 10-2-10-3-5

Welding control

Refer to:

AISC 360-10: J2.4

Topic 10 (Chapter 1): 10-1-10-2 t

Topic 10 (Chapter II): 10-2-10-2-4

Slip control (in friction connection)

Refer to:

AISC 360-10: J3.8

Topic 10 (Chapter I): No

Topic 10 (Chapter II): 10-2-10-3-4

Control of cutting and bending interaction in the sheet

Refer to:

AISC Manual 13th: Eq. 10-4

Control of bending failure in the sheet

Refer to:

AISC Manual 13th: Eq. 9-4

Control of local buckling in the sheet

Refer to:

AISC Manual 13th: Eq. 9-18

Minimum column thickness control

Refer to:

AISC Manual 13th: Eq. 9-2

Control of the maximum thickness of the sheet (the requirement is not a rule)

Refer to:

AISC Manual 13th: Eq. 10-2

Comparison of Friction Connection in Section 10 of the National Building Regulations and AISC 360,341 (2010)

There are similar rules in clause 10 of national regulations and AISC (360, 341) 2010, which provides limitations for the use of screws:

Topic 10 (first and second chapters (permitted and limited tensions))

Connectors and Connectors General Circular Connectors and Wire Connectors Limitations:

For joints, a friction joint with a high-strength or welded screw should be used:

Patch patches on structures with a height of 60 meters and more

Patch patches in structures with a height of 30 m to 60 m, provided that the ratio of the small plan to the height is less than 40%.

Patch patches in structures less than 30 meters in height, with a small planar aspect ratio of less than 25 percent.

The connection of all beams and joints to the columns or joints of any type of beam or pole that is associated with the retention of columns in structures with a height of more than 40 meters.

All structures that carry cranes with a capacity of more than 5 tons. The patches of trusses or beams of the sloping roof, the connection of trusses to the columns, the patches of the columns, the restraint of the columns, the knee braces between the truss, the beam of the ceiling and the column and the craft supports are subject to this.

In the fittings of the members' supports that carry moving vehicles or live loads of the kind that produce shock or reversal of stresses.

Each other connection is included in the design and calculation maps.

In all other cases, a reverse connection can be made with screws of high resistance or with ordinary screws, friction joint with a resistor or a weld joint.

Chapter 10 (Seismic Design Rules)

Specifications of screw fittings:

All screws used in joints and patches of members of seismic lateral bell systems must be frictional and of a high resistance type and pre-tensioned with the minimum load specified in the joints section. Holes should also be standard.

AISC 360-10

CHAPTER J GENERAL PROVISIONS

Limitations on Bolted and Welded Connections

Joints with pretensioned bolts or welds must be used for the following connections:

Column splices in all multi-story structures over 125 ft (38 m) in height

Connections of all beams and girders to columns and any other beams and girders on which the bracing of columns is dependent on structures over 125 ft (38 m) in height

In all structures carrying cranes over 5 ton (50 kN) capacity: roof truss splices and connections of trusses to columns; column splices; column bracing; knee braces; and crane supports

Connections for support of machinery and other live loads that produce load or reversal

Snug-tightened joints or joints with ASTM A307 bolts shall be permitted unless otherwise specified.

AISC 341-10

CHAPTER D CONNECTIONS Bolted Joints:

All bolts must be installed as pretensioned high-strength bolts. Faying surfaces shall meet the requirements for slip-critical connections according to Specification Section J3.8 with a faying surface with a Class A slip coefficient or higher.

In the sections above, there are a few important points to point out:

Section 10 of the National Building Regulations makes it more difficult to use the friction connection in the above cases if there is no requirement for AISC 2010 to use friction couplings in these criteria.

In the permitted tension method, in Section 10 of the national regulations, there is no criterion for controlling the slip resistance in frictional coupling, and only the difference with the reciprocating connection in the prestressing of the screws is in the friction connection, while in the limit method the same rules as the pre-tightened AISC The presence of screws is not a sufficient condition for friction bonding, and even in the AISC the connection can be relied on and equipped with pre-tightened screws.

In the recent clause in the AISC 341, which deals with fittings in earthquake resistant systems, the engagement plates in the joint must only have the conditions of the friction plate in terms of coverage and need not be frictional.

In response to a question raised by AISC, this clause also states that there is no need to connect friction.

Friction connection in AISC 360-10

However, the AISC 360-10 regulations require the use of friction couplings as follows:

I)

J3 BOLTS AND THREADED PARTS

High-Strength Bolts

Use of high-strength bolts must conform to the Specification for Structural Joints Using High-Strength Bolts, hereafter referred to as RCSC Specification, as approved by the Research Council for Structural Connections, unless otherwise specified in this Specification.

RCSC Specification, SECTION 4. JOINT TYPE

4.3. Slip-Critical Joints

Slip-critical joints are required in the following applications: shear or combined shear and tension:

(1) Joints that are subject to fatigue load with a reversal of loading direction;

(2) Joints that utilize oversized holes;

(3) Joints that utilize slotted holes, except those with an applied load approx. Normal (within 80 to 100 degrees) to the long dimension of the slot; and

(4) Joints in the slip at the faying surfaces would be detrimental to the performance of the structure.

II)

F13 PROPORTIONS OF BEAMS AND GIRDERS

Cover Plates

Partial-length cover plates should be extended beyond the theoretical cutoff point and the extended part shall be attached to the beam or beam by high-strength bolts in slip-critical connection or fillet welds.

Take a look at AISC Steel Construction Manual 13th and AISC Design Examples 14

Manual: In this reference, there are 2 simplified methods for designing this type of connection that are not intended to be included in this instruction.

Part 10 (Design of simple shear connections) Single plate connections

In the design of the connection, we can use the prepared tables in this reference, including the connection strength for the most critical control state.

AISC Design Examples: An example in this regard is that the following are not dominant in the design of this type of connection:

Molded cut in uncoped section

Cut (submission and rupture) in July

Example II.A-17 Single-Plate Connection (Conventional-Beam-To-Column Flange)

Design Flowchart

Provide an example

Example: It is desirable to design a simple connection of the PGB 399I beam to the PGC 340 column with a single sheet of LRFD, AISC 360-10.

(Metal beam, column and plate: A36 / Screws: A325 / Connector: Reagent / Electrode Consumption: E70)

Noteworthy points:

If the connection is executed and according to the dimensions of the section of the beam and the column, a smaller width can be considered for the bonding sheet, so that a part of the end of the beam is entered into the column. In other words, there is no requirement that the beams be removed from the column (as in the above figure), and that it is possible to use a lower-width sheet with regard to the joining aspects.

As mentioned earlier, due to the lack of shear force due to the existing loads and the most critical combination of loads, in order to provide standard fitting drawings, it is necessary to consider the requirement of clause 10 of the national regulations based on a minimum of 50% shear sectional capacity (as in the design Based on topic 10 or based on AISC 2010) for design.

The superimposed shear force is assumed to be equivalent to F = 20 ton due to the loads available and the most critical loading combination.

Control of constraints and requirements for welding and screwing

Prior to designing, all items relating to the appearance of the connection, including the minimum and maximum dimensions and effective length of the weld, the size and type of holes in the screws, the intervals of the holes ... should be carefully monitored and after ensuring the fulfillment. All of them start the connection design.

In this example we refuse to bring these clauses in order to summarize.

Calculation of Shear Shear Capacity

Although paragraphs 10 of the National Building Regulations do not create any limitation in the design of the AISC, the requirement for the topic 10 to consider 50% of the relevant capacity of the members is merely used as a minimum for our design. Of course, as mentioned, if we are to design a connection for standardized maps, this requirement will inevitably be the basis for our work.

For end-loaded fillet welds with a length up to 100 times the weld size, it is permitted to take the effective length equal to the actual length. When the length of the end-loaded fillet weld exceeds 100 times the weld size, the effective length shall be determined by multiplying the actual length by the reduction factor, , determined as follows:

Where:

When the length of the weld exceeds 300 times the leg size, w, the effective length shall be taken as 180w. Intermittent fillet welds are permitted to be used to transfer calculated stress across a joint or faying surfaces and to join components of built-up members. The length of any segment of intermittent fillet welding shall be not less than four times the weld size, with a minimum of 11/2 in. (38 mm).

Fillet weld terminations are permitted to be stopped short or extend to the ends or sides of parts or be boxed except as limited by the following:

(4) Fillet welds that occur on opposite sides of a common plane shall be interrupted at the corner common to both welds.

User Note: Fillet weld terminations should be located approximately one weld size from the edge of the connection to minimize notches in the base metal. Fillet welds terminated at the end of the joint, other than those connecting stiffeners to girder webs, are not a cause for correction.

Strength

4. Strength

The design strength, φRn and the allowable strength, Rn/Ω, of welded joints shall be the lower value of the base material strength determined according to the limit states of tensile rupture and shear rupture and the weld metal strength determined according to the limit state of rupture as follows:

For the base metal:

(J2-2)

For the weld metal:

User Note: A linear weld group is one in which all elements are in a line or are parallel.

(b) For weld elements within a weld group that are analyzed using an instantaneous center of rotation method, the components of the nominal strength, Rnx and Rny, and the nominal moment capacity, Mn, are permitted to be determined as follows:

Rnx = ΣFnwixAwei (J2-6a)

Rny =ΣFnwiyAwei (J2-6b)

Mn = Σ_FnwiyAwei (xi) _ FnwixAwei (yi)_ (J2-7)

where

Awei = effective area of weld throat of the ith weld element, in.2 (mm2)

Fnwi = 0.60FEXX    1.0 + 0.50sin1.5 θi f     pi (J2-8)

f     pi = _pi     1.9 _ 0.9pi )_0.3 (J2-9)

Fnwi = nominal stress in the ith weld element, ksi (MPa)

Fnwix = x-component of nominal stress, Fnwi, ksi (MPa)

Fnwiy = y-component of nominal stress, Fnwi, ksi (MPa)

pi = Δi /Δmi, ratio of element i deformation to its deformation at maximum stress

rcr = distance from instantaneous center of rotation to weld element with minimum Δui /ri ratio, in. (mm)

ri = distance from instantaneous center of rotation to ith weld element, in.

(mm)

xi = x component of ri

yi = y component of ri

Δi = riΔucr /rcr = deformation of the ith weld element at an intermediate

stress level, linearly proportioned to the critical deformation based on distance from the instantaneous center of rotation, ri, in. (mm)

Δmi = 0.209(θi + 2)_0.32 w, deformation of the ith weld element at maximum stress, in. (mm)

Δucr = deformation of the weld element with minimum Δui /ri ratio at ultimate stress (rupture), usually in the element furthest from instantaneous center of rotation, in. (mm)

Δui = 1.087(θi + 6)_0.65 w ≤ 0.17w, deformation of the ith weld element at ultimate stress (rupture), in. (mm)

θi = angle between the longitudinal axis of ith weld element and the direction of the resultant force acting on the element, degrees

(c) For fillet weld groups concentrically loaded and consisting of elements with a uniform leg size that are oriented both longitudinally and transversely to the direction of applied load, the combined strength, Rn, of the fillet weld group shall be determined as the greater of

(i) Rn = Rnwl + Rnwt (J2-10a)

or

(ii) Rn = 0.85 Rnwl + 1.5 Rnwt (J2-10b)

where

Rnwl = total nominal strength of longitudinally loaded fillet welds, as determined in accordance with Table J2.5, kips (N)

Rnwt = total nominal strength of transversely loaded fillet welds, as determined in accordance with Table J2.5 without the alternate in Section J2.4(a), kips (N)

BOLTS AND THREADED PARTS

J3. BOLTS AND THREADED PARTS

High-Strength Bolts

1. High-Strength Bolts

High-strength bolts in this Specification are grouped according to material strength as follows:

Group A—ASTM A325, A325M, F1852, A354 Grade BC, and A449

Group B—ASTM A490, A490M, F2280, and A354 Grade BD

When assembled, all joint surfaces, including those adjacent to the washers, shall be free of scale, except tight mill scale.

Bolts are permitted to be installed to the snug-tight condition when used in:

(a) bearing-type connections except as noted in Section E6 or Section J1.10

(b) tension or combined shear and tension applications, for Group A bolts only,

where loosening or fatigue due to vibration or load fluctuations are not design considerations

The snug-tight condition is defined as the tightness required to bring the connected plies into firm contact. Bolts to be tightened to a condition other than snug tight shall be clearly identified on the design drawings.

All high-strength bolts specified on the design drawings to be used in pretensioned or slip-critical joints shall be tightened to a bolt tension not less than that given in Table J3.1 or J3.1M. Installation shall be by any of the following methods: turn-o-fnut method, a direct-tension-indicator, twist-off-type tension-control bolt, calibrated wrench, or alternative design bolt.

User Note: There are no specific minimum or maximum tension requirements for snug-tight bolts. Fully pretensioned bolts such as ASTM F1852 or F2280 are permitted unless specifically prohibited on design drawings.

When bolt requirements cannot be provided within the RCSC Specification limitations because of requirements for lengths exceeding 12 diameters or diameters exceeding 11/2 in. (38 mm), bolts or threaded rods conforming to Group A or Group B materials are permitted to be used in accordance with the provisions for threaded parts in Table J3.2.

When ASTM A354 Grade BC, A354 Grade BD, or A449 bolts and threaded rods are used in slip-critical connections, the bolt geometry including the thread pitch, thread length, head and nut(s) shall be equal to or (if larger in diameter) proportional to that required by the RCSC Specification. Installation shall comply with all applicable requirements of the RCSC Specification with modifications as required for the increased diameter and/or length to provide the design pretension.

Size and Use of Holes

2. Size and Use of Holes

The maximum sizes of holes for bolts are given in Table J3.3 or Table J3.3M, except that larger holes, required for tolerance on location of anchor rods in concrete foundations, are permitted in column base details.

Standard holes or short-slotted holes transverse to the direction of the load shall be provided in accordance with the provisions of this specification, unless oversized holes, short-slotted holes parallel to the load, or long-slotted holes are approved

by the engineer of record. Finger shims up to 1/4 in. (6 mm) are permitted in slipcritical connections designed on the basis of standard holes without reducing the nominal shear strength of the fastener to that specified for slotted holes.

Oversized holes are permitted in any or all plies of slip-critical connections, but they shall not be used in bearing-type connections. Hardened washers shall be installed over oversized holes in an outer ply.

Short-slotted holes are permitted in any or all plies of slip-critical or bearing-type connections. The slots are permitted without regard to direction of loading in slipcritical connections, but the length shall be normal to the direction of the load in bearing-type connections. Washers shall be installed over short-slotted holes in an outer ply; when high-strength bolts are used, such washers shall be hardened washers conforming to ASTM F436.

When Group B bolts over 1 in. (25 mm) in diameter are used in slotted or oversized holes in external plies, a single hardened washer conforming to ASTM F436, except with 5/16-in. (8 mm) minimum thickness, shall be used in lieu of the standard washer.

User Note: Washer requirements are provided in the RCSC Specification, Section 6. Long-slotted holes are permitted in only one of the connected parts of either a slipcritical or bearing-type connection at an individual faying surface. Long-slotted holes are permitted without regard to direction of loading in slip-critical connections, but shall be normal to the direction of load in bearing-type connections.

Where long-slotted holes are used in an outer ply, plate washers, or a continuous bar with standard holes, having a size sufficient to completely cover the slot after installation, shall be provided. In high-strength bolted connections, such plate washers or continuous bars shall be not less than 5/16-in. (8 mm) thick and shall be of structural grade material, but need not be hardened. If hardened washers are required for use of high-strength bolts, the hardened washers shall be placed over the outer surface of the plate washer or bar.

Minimum Spacing

3. Minimum Spacing

The distance between centers of standard, oversized or slotted holes shall not be less than 22/3 times the nominal diameter, d, of the fastener; a distance of 3d is preferred.

User Note: ASTM F1554 anchor rods may be furnished in accordance to product specifications with a body diameter less than the nominal diameter. Load effects such as bending and elongation should be calculated based on minimum diameters permitted by the product specification. See ASTM F1554 and the table, “Applicable ASTM Specifications for Various Types of Structural Fasteners,” in Part 2 of the AISC Steel Construction Manual.

Minimum Edge Distance

4. Minimum Edge Distance

The distance from the center of a standard hole to an edge of a connected part in any direction shall not be less than either the applicable value from Table J3.4 or Table J3.4M, or as required in Section J3.10. The distance from the center of an oversized or slotted hole to an edge of a connected part shall be not less than that required for a standard hole to an edge of a connected part plus the applicable increment, C2, from Table J3.5 or Table J3.5M.

User Note: The edge distances in Tables J3.4 and J3.4M are minimum edge distances based on standard fabrication practices and workmanship tolerances. The appropriate provisions of Sections J3.10 and J4 must be satisfied.

Maximum Spacing and Edge Distance

5. Maximum Spacing and Edge Distance

The maximum distance from the center of any bolt to the nearest edge of parts in contact shall be 12 times the thickness of the connected part under consideration,

but shall not exceed 6 in. (150 mm). The longitudinal spacing of fasteners between elements consisting of a plate and a shape or two plates in continuous contact shall be as follows:

(a) For painted members or unpainted members not subject to corrosion, the spacing shall not exceed 24 times the thickness of the thinner part or 12 in. (305 mm).

(b) For unpainted members of weathering steel subject to atmospheric corrosion, the spacing shall not exceed 14 times the thickness of the thinner part or 7 in. (180 mm).

User Note: Dimensions in (a) and (b) do not apply to elements consisting of two shapes in continuous contact.

Tensile and Shear Strength of Bolts and Threaded Parts

6. Tensile and Shear Strength of Bolts and Threaded Parts

The design tensile or shear strength, φRn, and the allowable tensile or shear strength, Rn/Ω, of a snug-tightened or pretensioned high-strength bolt or threaded part shall be determined according to the limit states of tension rupture and shear rupture as follows:

Rn = FnAb (J3-1)

φ = 0.75 (LRFD) Ω = 2.00 (ASD)

where

Ab = nominal unthreaded body area of bolt or threaded part, in.2 (mm2)

Fn = nominal tensile stress, Fnt, or shear stress, Fnv, from Table J3.2, ksi (MPa)

The required tensile strength shall include any tension resulting from prying action produced by deformation of the connected parts.

User Note: The force that can be resisted by a snug-tightened or pretensioned high-strength bolt or threaded part may be limited by the bearing strength at the bolt hole per Section J3.10. The effective strength of an individual fastener may be taken as the lesser of the fastener shear strength per Section J3.6 or the bearing strength at the bolt hole per Section J3.10. The strength of the bolt group is taken as the sum of the effective strengths of the individual fasteners.

High-Strength Bolts in Slip-Critical Connections

8. High-Strength Bolts in Slip-Critical Connections

Slip-critical connections shall be designed to prevent slip and for the limit states of bearing-type connections. When slip-critical bolts pass through fillers, all surfaces subject to slip shall be prepared to achieve design slip resistance.

The available slip resistance for the limit state of slip shall be determined as follows:

Rn = μDuhfTbns (J3-4)

(a) For standard size and short-slotted holes perpendicular to the direction of the Load

φ = 1.00 (LRFD) Ω = 1.50 (ASD)

(b) For oversized and short-slotted holes parallel to the direction of the load

φ = 0.85 (LRFD) Ω = 1.76 (ASD)

(c) For long-slotted holes

φ = 0.70 (LRFD) Ω = 2.14 (ASD)

where

μ = mean slip coefficient for Class A or B surfaces, as applicable, and determined as follows, or as established by tests:

(i) For Class A surfaces (unpainted clean mill scale steel surfaces or surfaces with Class A coatings on blast-cleaned steel or hot-dipped galvanized and roughened surfaces)

μ = 0.30

(ii) For Class B surfaces (unpainted blast-cleaned steel surfaces or surfaces with Class B coatings on blast-cleaned steel)

μ = 0.50

Du = 1.13, a multiplier that reflects the ratio of the mean installed bolt pretension to the specified minimum bolt pretension. The use of other values may be approved by the engineer of record.

Tb = minimum fastener tension given in Table J3.1, kips, or Table J3.1M, kN

hf = factor for fillers, determined as follows:

(i) Where there are no fillers or where bolts have been added to distribute loads in the filler

hf = 1.0

(ii) Where bolts have not been added to distribute the load in the filler:

(a) For one filler between connected parts

hf = 1.0

(b) For two or more fillers between connected parts

hf = 0.85

ns = number of slip planes required to permit the connection to slip

Bearing Strength at Bolt Holes

10. Bearing Strength at Bolt Holes

The available bearing strength, φRn and Rn/Ω, at bolt holes shall be determined for the limit state of bearing as follows:

φ = 0.75 (LRFD) Ω = 2.00 (ASD)

The nominal bearing strength of the connected material, Rn, is determined as follows:

(a) For a bolt in a connection with standard, oversized and short-slotted holes, independent of the direction of loading, or a long-slotted hole with the slot parallel to

the direction of the bearing force

(i) When deformation at the bolt hole at service load is a design consideration

Rn = 1.2lctFu ≤ 2.4dtFu (J3-6a)

(ii) When deformation at the bolt hole at service load is not a design consideration

Rn = 1.5lctFu ≤ 3.0dtFu (J3-6b)

(b) For a bolt in a connection with long-slotted holes with the slot perpendicular to the direction of force

Rn = 1.0lctFu ≤ 2.0dtFu (J3-6c)

(c) For connections made using bolts that pass completely through an unstiffened box member or HSS, see Section J7 and Equation J7-1;

where

Fu = specified minimum tensile strength of the connected material, ksi (MPa)

d = nominal bolt diameter, in. (mm)

lc = clear distance, in the direction of the force, between the edge of the hole and

the edge of the adjacent hole or edge of the material, in. (mm)

t = thickness of connected material, in. (mm)

For connections, the bearing resistance shall be taken as the sum of the bearing resistances of the individual bolts.

Bearing strength shall be checked for both bearing-type and slip-critical connections. The use of oversized holes and short- and long-slotted holes parallel to the line of force is restricted to slip-critical connections per Section J3.2.

User Note: The effective strength of an individual fastener is the lesser of the fastener shear strength per Section J3.6 or the bearing strength at the bolt hole per Section J3.10. The strength of the bolt group is the sum of the effective strengths of the individual fasteners.

AFFECTED ELEMENTS OF MEMBERS AND CONNECTING

J4. AFFECTED ELEMENTS OF MEMBERS AND CONNECTING

ELEMENTS

This section applies to elements of members at connections and connecting elements, such as plates, gussets, angles and brackets.

Strength of Elements in Tension

1. Strength of Elements in Tension

The design strength, φRn, and the allowable strength, Rn /Ω, of affected and connecting elements loaded in tension shall be the lower value obtained according to the limit states of tensile yielding and tensile rupture.

(a) For tensile yielding of connecting elements

Rn = FyAg (J4-1)

φ = 0.90 (LRFD) Ω = 1.67 (ASD)

(b) For tensile rupture of connecting elements

Rn = FuAe (J4-2)

φ = 0.75 (LRFD) Ω = 2.00 (ASD)

where

Ae = effective net area as defined in Section D3, in.2 (mm2); for bolted splice plates, Ae = An ≤ 0.85Ag.

User Note: The effective net area of the connection plate may be limited due to stress distribution as calculated by methods such as the Whitmore section.

Strength of Elements in Shear

2. Strength of Elements in Shear

The available shear strength of affected and connecting elements in shear shall be the lower value obtained according to the limit states of shear yielding and shear rupture:

(a) For shear yielding of the element:

Rn = 0.60FyAgv (J4-3)

φ = 1.00 (LRFD) Ω = 1.50 (ASD)

where

Agv = gross area subject to shear, in.2 (mm2)

(b) For shear rupture of the element:

Rn = 0.60FuAnv (J4-4)

φ = 0.75 (LRFD) Ω = 2.00 (ASD)

where

Anv = net area subject to shear, in.2 (mm2)

Block Shear Strength

3. Block Shear Strength

The available strength for the limit state of block shear rupture along a shear failure path or paths and a perpendicular tension failure path shall be taken as

Rn = 0.60FuAnv + UbsFuAnt ≤ 0.60FyAgv + UbsFuAnt (J4-5)

φ = 0.75 (LRFD) Ω = 2.00 (ASD)

where

Ant = net area subject to tension, in.2 (mm2)

Where the tension stress is uniform, Ubs = 1; where the tension stress is nonuniform, Ubs = 0.5.

User Note: Typical cases where Ubs should be taken equal to 0.5 are illustrated in the Commentary.

ANSI/AISC 341-10

Chapter A: GENERAL REQUIREMENTS

MATERIALS

A3. MATERIALS

4. Consumables for Welding

4a. Seismic Force Resisting System Welds

All welds used in members and connections in the SFRS shall be made with filler metals meeting the requirements specified in clause 6.3 of Structural Welding Code—Seismic Supplement (AWS D1.8/D1.8M), hereafter referred to as AWS D1.8/D1.8M.

User Note: AWS D1.8/D1.8M requires that all seismic force resisting system welds are to be made with filler metals classified using AWS A5 standards that achieve the following mechanical properties:

Chapter D: GENERAL MEMBER AND CONNECTION DESIGN REQUIREMENTS

CONNECTIONS

D2. CONNECTIONS

1. General

Connections, joints and fasteners that are part of the SFRS shall comply with Specification Chapter J, and with the additional requirements of this section.

Splices and bases of columns that are not designated as part of the SFRS shall satisfy the requirements of Sections D2.5a, D2.5c and D2.6.

Where protected zones are designated in connection elements by these Provisions or ANSI/AISC 358, they shall satisfy the requirements of Sections D1.3 and I2.1.

2. Bolted Joints

Bolted joints shall satisfy the following requirements:

(1) The available shear strength of bolted joints using standard holes shall be calculated as that for bearing-type joints in accordance with Specification Sections J3.6 and J3.10. The nominal bearing strength at bolt holes shall not be taken

greater than 2.4dtFu.

(2) Bolts and welds shall not be designed to share force in a joint or the same force component in a connection.

User Note: A member force, such as a diagonal brace axial force, must be resisted at the connection entirely by one type of joint (in other words, either entirely by bolts or entirely by welds). A connection in which bolts resist a force that is normal to the force resisted by welds, such as a moment connection in which welded flanges transmit flexure and a bolted web transmits shear, is not considered to be sharing the force.

(3) Bolt holes shall be standard holes or short-slotted holes perpendicular to the applied load.

Exception: For diagonal braces specified in Sections F1, F2, F3 and F4, oversized holes are permitted in one connection ply only when the connection is designed as a slip-critical joint for the required brace connection strength in Sections F1, F2, F3 and F4.

User Note: Diagonal brace connections with oversized holes must also satisfy other limit states including bolt bearing and bolt shear for the required strength of the connection as defined in Sections F1, F2, F3 and F4. Alternative hole types are permitted if designated in ANSI/AISC 358, or if otherwise determined in a connection prequalification in accordance with Section K1, or if determined in a program of qualification testing in accordance with Section K2 or Section K3.

(4) All bolts shall be installed as pretensioned high-strength bolts. Faying surfaces shall satisfy the requirements for slip-critical connections in accordance with Specification Section J3.8 with a faying surface with a Class A slip coefficient or higher.

Exceptions: Connection surfaces are permitted to have coatings with a slip coefficient less than that of a Class A faying surface for the following:

(1) End plate moment connections conforming to the requirements of Section E1, or ANSI/AISC 358

(2) Bolted joints where the load effects due to seismic are transferred either by tension in bolts or by compression bearing but not by shear in bolts

3. Welded Joints

Welded joints shall be designed in accordance with Chapter J of the Specification.

Chapter F: BRACED-FRAME AND SHEAR-WALL SYSTEMS

BRACED-FRAME AND SHEAR-WALL SYSTEMS

F2. SPECIAL CONCENTRICALLY BRACED FRAMES (SCBF)

6. Connections

The following welds are demand critical welds, and shall satisfy the requirements of Section A3.4b and I2.3:

(3) Welds at beam-to-column connections conforming to Section F2.6b(b)

6b. Beam-to-Column Connections

Where a brace or gusset plate connects to both members at a beam-to-column connection, the connection shall conform to one of the following:

(a) The connection shall be a simple connection meeting the requirements of Specification Section B3.6a where the required rotation is taken to be 0.025 Rad

F3. ECCENTRICALLY BRACED FRAMES (EBF)

6. Connections

6a. Demand Critical Welds

The following welds are demand critical welds and shall satisfy the requirements of Sections A3.4b and I2.3:

(3) Welds at beam-to-column connections conforming to Section F3.6b(b)

6b. Beam-to-Column Connections

Where a brace or gusset plate connects to both members at a beam-to-column connection, the connection shall conform to one of the following:

(a) The connection shall be a simple connection meeting the requirements of Specification Section B3.6a where the required rotation is taken to be 0.025 radians

Chapter I: FABRICATION AND ERECTION

I2. FABRICATION AND ERECTION

3. Welded Joints

Welding and welded connections shall be in accordance with Structural Welding Code—Steel (AWS D1.1/D1.1M), hereafter referred to as AWS D1.1/D1.1M, and AWS D1.8/D1.8M.

Welding procedure specifications (WPSs) shall be approved by the engineer of record.

Weld tabs shall be in accordance with AWS D1.8/D1.8M clause 6.10, except at the outboard ends of continuity-plate-to-column welds, weld tabs and weld metal need not be removed closer than 1/4 in. (6 mm) from the continuity plate edge.

AWS D1.8/D1.8M clauses relating to fabrication shall apply equally to shop fabrication welding and to field erection welding.

User Note: AWS D1.8/D1.8M was specifically written to provide additional requirements for the welding of seismic force resisting systems, and has been coordinated wherever possible with these Provisions. AWS D1.8/D1.8M requirements related to fabrication and erection are organized as follows, including normative (mandatory) annexes:

1. General Requirements

2. Reference Documents

3. Definitions

4. Welded Connection Details

5. Welder Qualification

6. Fabrication

Annex A. WPS Heat Input Envelope Testing of Filler Metals for Demand Critical Welds

Annex B. Intermix CVN Testing of Filler Metal Combinations (where one of the filler metals is FCAW-S)

Annex C. Supplemental Welder Qualification for Restricted Access Welding

Annex D. Supplemental Testing for Extended Exposure Limits for FCAW Filler Metals

AWS D1.8/D1.8M requires the complete removal of all weld tab material, leaving only base metal and weld metal at the edge of the joint. This is to remove any weld discontinuities at the weld ends, as well as facilitate magnetic particle testing

(MT) of this area. At continuity plates, these Provisions permit a limited amount of weld tab material to remain because of the reduced strains at continuity plates, and any remaining weld discontinuities in this weld end region would likely be of little significance. Also, weld tab removal sites at continuity plates are not subjected to MT.

AWS D1.8/D1.8M clause 6 is entitled “Fabrication,” but the intent of AWS is that all provisions of AWS D1.8/D1.8M apply equally to fabrication and erection activities as described in the Specification and in these Provisions.

برای جوش های فلزی پایان یافته با طول تا 100 برابر اندازه جوش، طول موثر برابر با طول واقعی است. هنگامی که طول جوش فیبر نهایی که بیش از 100 برابر جوش است، طول موثر با ضرب کردن طول واقعی با ضریب کاهش، ∧ تعیین می شود:

جایی که:

هنگامی که طول جوش بیش از 300 برابر طول پا، w، طول موثر به عنوان 180w گرفته شده است. جوش های فلزی متناوب اجازه داده می شود برای انتقال استرس محاسبه شده در سطوح مشترک و فایینگ و پیوستن به اجزای ساخته شده از اعضای. طول هر بخش از جوشکاری قطعه قطعه شده نباید کمتر از چهار برابر اندازه جوش باشد، حداقل حداقل 11/2 اینچ (38 میلیمتر) باشد.

پایان دادن به جوش فلزی مجاز است به کوتاه شدن یا گسترش به انتها یا دو طرف قطعات و یا بسته بندی شود مگر اینکه محدود به موارد زیر باشد:

(4) جوش فیله ای که در طرفهای مقابل یک سطح مشترک اتفاق می افتد باید در گوشه ی مشترک هر دو جوش متوقف شود.

توجه کاربر: اتصالات فلزی جوش باید تقریبا یک اندازه جوش را از لبه اتصال برای به حداقل رساندن حفره ها در فلز پایه قرار داده شود. جوش های فیله در انتهای مفصل خاتمه می یابند، به غیر از مواردی که اتصال دهنده های سخت افزاری به شبکه های بتونی را متصل می کنند، دلیل اصلاح نیست.

استحکام

4. قدرت

استحکام طراحی، φRn و مقاومت مجاز، Rn / Ω از اتصالات جوش باید مقدار کمتر از استحکام پایه تعیین شده با توجه به محدودیت های حالت کششی کششی و پارگی برشی و استحکام برشی فلز جوش بر اساس شرایط محدود از پارگی به صورت زیر است:

برای فلزات پایه:

(J2-2)

برای فلز جوش:

توجه کاربر: یک گروه جوش خطی یکی است که در آن تمام عناصر در یک خط یا موازی هستند.

(ب) برای عناصر جوش در یک گروه جوش که با استفاده از یک مرکز چرخش متناوب تجزیه و تحلیل مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند، اجزای قدرت اسمی، Rnx و Rny و ظرفیت لحظه اسمی Mn مجاز می باشند که به صورت زیر تعیین شوند:

Rnx = ΣFnwixAwei (J2-6a)

Rny = ΣFnwiyAwei (J2-6b)

Mn = Σ_FnwiyAwei (xi) _ FnwixAwei (yi) _ (J2-7)

جایی که

Awei = منطقه موثر گلو جوش عنصر جوشکاری I، در 2 (mm2)

Fnwi = 0.60FEXX 1.0 + 0.50sin1.5 θi f pi (J2-8)

f pi = _pi 1.9 _ 0.9pi) _0.3 (J2-9)

Fnwi = استرس اسمی در عنصر جوشکاری ith، ksi (MPa)

Fnwix = جزء x تنش اسمی، Fnwi، ksi (MPa)

Fnwiy = y-component استرس اسمی، Fnwi، ksi (MPa)

pi = Δi / Δmi، نسبت تغییر شکل عنصر i به تغییر شکل آن در حداکثر استرس

rcr = فاصله از مرکز لحظه ای چرخش به عنصر جوش با حداقل ضریب Δui / ri، در (میلی متر)

r = فاصله از مرکز لحظه ای چرخش به عنصر جوشکاری ith، در.

(میلی متر)

xi = جزء x از ri

yi = y جزء ri

Δi = riΔucr / rcr = تغییر شکل عنصر جوشکاری i در سطح متوسط

سطح استرس، به طور خطی با تغییر شکل بحرانی بر اساس فاصله از مرکز لحظه ای چرخش، ri، در (mm)

Δmi = 0.209 (θi + 2) -0.32 w، تغییر شکل عنصر جوشکاری i در حداکثر استرس، در (mm)

Δucr = تغییر شکل عنصر جوش با حداقل نسبت Δui / ri در استرس نهایی (پارگی)، معمولا در عنصر دورتر از مرکز لحظه ای چرخش، در (میلی متر)

Δui = 1.087 (θi + 6) -0.65 w ≤ 0.17w، تغییر شکل عنصر جوشکاری i در استرس نهایی (پارگی)، در (mm)

θi = زاویه بین محور طولی از عنصر جوشکاری ith و جهت نیروی حاصل بر روی عنصر، درجه

(ج) برای گروه های جوش خورده فلزی که عمدتا لود شده و شامل عناصر با اندازه پا یکنواخت هستند که هر دو به صورت طولی و عرضی به جهت بار اعمال می شوند، قدرت ترکیب Rn گروه جوش فیله باید به عنوان بزرگتر از

(i) Rn = Rnwl + Rnwt (J2-10a)

یا

(ii) Rn = 0.85 Rnwl + 1.5 Rnwt (J2-10b)

جایی که

Rnwl = قدرت اسمی کل جوش های فلزی طولی مدت بارگذاری شده، با توجه به جدول J2.5، kips (N)

Rnwt = استحکام اسمی فولاد جوش خورده عرضی، که طبق جدول J2.5 بدون جایگزین در بخش J2.4 (a)، kips (N)

بولت ها و قطعات فروخته شده

J3 بولت ها و قطعات فروخته شده

پیچ های قوی

1. پیچ و مهره های با قدرت بالا

پیچ و مهره های با قدرت بالا در این مشخصات با توجه به قدرت مواد به شرح زیر دسته بندی می شوند:

گروه A-ASTM A325، A325M، F1852، A354 درجه BC و A449

گروه B-ASTM A490، A490M، F2280 و A354 درجه BD

هنگام جمع آوری، تمام سطوح مشترک، از جمله آنهایی که در مجاورت واشر قرار می گیرند، بدون مقیاس، به استثنای مقیاس های آسیاب، باید آزاد باشند.

در هنگام استفاده از پیچ ها مجاز به نصب در شرایط سخت می شود:

(الف) اتصالات بلبرینگ به جز موارد ذکر شده در بخش E6 یا بخش J1.10

(ب) تنش و یا برنامه های کاربردی برش و تنش ترکیبی، فقط برای گروه A،

جایی که خستگی یا خستگی ناشی از ارتعاش یا نوسان بار، ملاحظات طراحی نیست

شرایط سخت گیرانه به عنوان تنگی مورد نیاز برای آوردن بلورهای متصل به تماس شرکت تعریف شده است. پیچ ها را به شرایطی که نسبت به ضعیف بودن آن سخت تر می شود، باید به وضوح بر روی نقشه های طراحی مشخص شود.

تمام پیچ و مهره های با قدرت بالا مشخص شده در طرح های طراحی شده برای استفاده در اتصالات pretensioned یا لغزش بحرانی باید به کشش پیچ که کمتر از آنچه در جدول J3.1 یا J3.1M داده شده است محکم شود. نصب باید توسط هر یک از روش های زیر باشد: روش چرخش و نوک انگشت، نشانگر تنش مستقیم، پیچ و مهره کشش پیچ و تاب، آچار کالیبراسیون یا پیچ و مهره طراحی جایگزین.

توجه کاربر: هیچ الزامات حداقل یا حداکثر تنش خاصی برای پیچ و مهره های تنگ وجود ندارد. پیچ و مهره های کاملا پیش ساخته مانند ASTM F1852 یا F2280 مجاز می باشند مگر اینکه به طور خاص در طرح های طراحی ممنوع است.

هنگامی که الزامات پیچ و مهره را نمی توان در محدودیت مشخصات RCSC به دلیل الزامات برای طول بیش از 12 قطر یا قطر بیش از 11/2 در (38 میلی متر) ارائه می شود، پیچ و مهره یا میله های رشته مطابق با مواد گروه A یا گروه B مجاز به استفاده در مطابق با مفاد بخش های رشته در جدول J3.2.

هنگامی که ASTM A354 Grade BC، A354 Grade BD یا A449 پیچ و مهره های پیچیده در اتصالات انتقادی لغزنده استفاده می شود، هندسه پیچ از جمله زمین موضوع، طول موضوع، سر و مهره (ها) باید برابر یا (اگر بزرگتر در قطر) متناسب با آنچه که توسط مشخصات RCSC مورد نیاز است. نصب باید مطابق با تمام الزامات مورد استفاده از مشخصات RCSC با تغییرات مورد نیاز برای افزایش قطر و / یا طول برای ارائه تظاهر طراحی.

اندازه و استفاده از سوراخ

2. اندازه و استفاده از سوراخ

حداکثر اندازه حفره ها برای پیچ ها در جدول J3.3 یا جدول J3.3M داده می شود، به جز اینکه حفره های بزرگتر مورد نیاز برای تحمل در محل میله های لنگر در پایه های بتنی، در جزئیات پایه ستون مجاز هستند.

سوراخ های استاندارد یا سوراخهای کوتاه با شکاف عرضی جهت جهت بار مطابق با مفاد این مشخصات ارائه می شود، مگر اینکه سوراخ های سوراخ سوراخ کوتاه، موازی با بار و یا سوراخ های طولانی سوراخ مورد تایید قرار گیرد

توسط مهندس رکورد شانه های انگشتی تا 1/4 اینچ (6 میلیمتر) در اتصالات Slipcritical طراحی شده براساس سوراخ های استاندارد بدون کاهش مقاومت برشی اسمی اتصال به آنچه که برای سوراخ های شکاف مشخص شده است، مجاز است.

سوراخ های بیش از حد در هر یا هر نوع یونی از اتصالات انتقالی لغزش مجاز هستند، اما آنها نباید در اتصالات تحمل نوع استفاده شوند. واشرهای سخت شده باید در حفره های بیرونی در یک ورق بیرونی نصب شوند.

سوراخ سوراخهای کوتاه در هر یا هر ستون از اتصالات لغزنده و یا تحمل نوع مجاز است. اسلات ها بدون توجه به جهت بارگذاری در اتصالات Slipcritical مجاز هستند، اما طول باید به جهت بار در اتصالات تحمل نوع استاندارد باشد. واشر باید بر روی سوراخ های کوتاه شکسته در یک ورق بیرونی نصب شود؛ هنگامی که استفاده از پیچ و مهره های با قدرت بالا استفاده می شود، از جمله واشر باید واشر محافظ مطابق با ASTM F436 باشد.

هنگامی که گروه B با قطر بیش از 1 میلی متر (25 میلی متر) در سوراخ های شکسته یا غلطکی در ورق های خارجی استفاده می شود، یک واشر سخت سخت افزاری مطابق با ASTM F436، به جز با 5/16 سانتیمتر. (8 میلیمتر) حداقل ضخامت، باید به جای شستشوی استاندارد استفاده شود.

توجه کاربر: الزامات شستشو در مشخصات RCSC، بخش 6 ارائه شده است. سوراخ های طولانی سوراخ تنها در یکی از قسمت های متصل شده یا یک اتصال لغزنده یا تحمل نوع در یک سطح فایینگ فرد مجاز می باشد. سوراخهای بلند و بدون در نظر گرفتن جهت بارگذاری در اتصالات انتقالی لغزش مجاز است، اما باید به جهت بار در اتصالات تحمل نوع استاندارد باشد.

در مواردی که سوراخ های بلند و شکسته در یک ورق بیرونی، واشر های ورقه ای یا یک نوار پیوسته با سوراخ های استاندارد استفاده می شود، اندازه ی کافی برای پوشش کامل شکاف پس از نصب استفاده می شود. اتصالات با پیچ و مهره با مقاومت بالا، چنین واشر پلاستیکی یا میله های پیوسته نباید کمتر از 5/16-in باشد. (8 میلی متر) ضخامت دارد و باید دارای مواد ساختاری است، اما لازم نیست سخت باشد. اگر واشرهای سخت شده برای استفاده از پیچ و مهره های با مقاومت بالا مورد نیاز باشد، واشر های سخت شده باید روی سطح بیرونی واشر و یا نوار قرار گیرند.

حداقل فاصله

3. حداقل فاصله

فاصله بین مراکز سوراخ های استاندارد، بزرگ و یا شکاف نباید کمتر از 22/3 برابر قطر اسمی، d، از اتصال دهنده باشد. فاصله 3d ترجیح داده می شود.

توجه کاربر: میله های لنگر ASTM F1554 ممکن است مطابق مشخصات محصول با قطر بدن کمتر از قطر اسمی باشد. اثرات بار مانند خم شدن و کشیدگی باید براساس حداقل قطر مورد نیاز مشخصات محصول محاسبه شود. ASTM F1554 و جدول "مشخصات ASTM مناسب برای انواع مختلف اتصالات ساختاری" را در قسمت 2 کتابچه راهنمای ساخت فولاد AISC مشاهده کنید.

حداقل فاصله لبه

4. حداقل فاصله لبه

فاصله از مرکز یک سوراخ استاندارد به لبه یک قسمت متصل در هر جهت نباید کمتر از مقدار قابل اعمال از جدول J3.4 یا جدول J3.4M باشد یا همانطور که در بخش J3.10 لازم است. فاصله از مرکز سوراخ بزرگ و یا شکاف به لبه یک قسمت متصل نباید کمتر از آنچه برای سوراخ استاندارد به لبه یک قسمت متصل شده به همراه افزایش قابل اعمال، C2، از جدول J3.5 یا جدول مورد نیاز باشد J3.5M

توجه کاربر: فاصله لبه در جداول J3.4 و J3.4M حداقل فاصله لبه بر اساس شیوه های ساخت و ساز استاندارد و تحمل به کار است. مفاد مناسب بخش ها J3.10 و J4 باید رضایت بخش باشد.

حداکثر فاصله و فاصله لبه

5. حداکثر فاصله و فاصله لبه

حداکثر فاصله از مرکز هر پیچ به نزدیک ترین لبه قطعات در تماس باید 12 برابر ضخامت قسمت متصل مورد بررسی قرار گیرد،

اما نباید بیش از 6 سانتیمتر باشد (150 میلیمتر). فاصله طولی اتصالات بین عناصر شامل یک صفحه و یک شکل یا دو صفحه در تماس مداوم باید به شرح زیر باشد:

(a) برای اعضای رنگ شده و یا اعضای رنگی نشده که در معرض خوردگی قرار نگیرند، فاصله باید 24 برابر ضخامت قسمت نازکتر یا 12 اینچ (305 میلیمتر) باشد.

(ب) برای اعضای رنگی ناشی از فولاد هوای فشرده که در اثر خوردگی جو قرار دارند، فاصله نباید 14 برابر ضخامت قسمت نازکتر یا 7 اینچ (180 میلیمتر) باشد.

توجه کاربر: ابعاد در (a) و (b) به عناصر متشکل از دو شکل در تماس مستمر اعمال نمی شود.

مقاومت کششی و برشی بولت و قطعات ریخته گری

6. مقاومت کششی و برشی بولت و قطعات رشته

استحکام کششی یا برشی، φRn، و مقاومت کششی یا مقاومت برشی مجاز، Rn / Ω، یک پیچ یا بخش ریز با مقاومت بالا یا پیش رانده شده با شدت بالا باید براساس شرایط محدودی از پارگی تنش و پارگی برشی به عنوان به شرح زیر است:

Rn = FnAb (J3-1)

φ = 0.75 (LRFD) Ω = 2.00 (ASD)

جایی که

Ab = ناحیه تنه نامحدودی از قسمت پیچ و مهره، در 2 (mm2)

Fn = تنش کششی اسمی، Fnt یا تنش برشی، Fnv، از جدول J3.2، ksi (MPa)

استحکام کشش مورد نیاز شامل هر گونه تنش ناشی از اعمال نفوذ تولید شده توسط تغییر شکل قطعات متصل شده است.

نکته کاربر: نیرویی که می تواند توسط یک پیچ و یا پیچ رشته با مقاومت بالا و یا pretensioned مقاومت بالا تحمل می تواند توسط قدرت تحمل در سوراخ پیچ در هر بخش J3.10 محدود شده است. قدرت مؤثر یک گیره شخصی ممکن است به عنوان کمتر از مقاومت برشی اتصال در هر بخش J3.6 یا مقاومت کششی در سوراخ پیچ در بخش J3.10 گرفته شود. قدرت گروه پیچ به عنوان مجموع نیروهای موثر گیره های فردی محسوب می شود.

پیچ و مهره های با قدرت بالا در اتصالات لغزش-بحرانی

8. پیچ و مهره های قدرتمند در اتصالات انتقادی لغزش

اتصالات انتقالی لغزش باید برای جلوگیری از لغزش و برای حالت محدود اتصالات تحمل نوع طراحی شود. هنگامی که پیچ و مهره های لغزنده از طریق پرکننده عبور می کنند، تمام سطوح تحت لغزش باید برای رسیدن به مقاومت در برابر لغزش طراحی آماده شوند.

مقاومت کششی موجود برای حالت محدود لغزش باید به صورت زیر تعیین شود:

Rn = μDuhfTbns (J3-4)

(a) برای اندازه استاندارد و سوراخهای کوتاه شکاف عمود بر جهت بار

φ = 1.00 (LRFD) Ω = 1.50 (ASD)

(ب) برای سوراخ های بزرگ و کوتاه به موازات جهت بار

φ = 0.85 (LRFD) Ω = 1.76 (ASD)

(ج) برای سوراخ های طولانی شکاف

φ = 0.70 (LRFD) Ω = 2.14 (ASD)

جایی که

μ = میانگین ضریب لغزش برای سطوح کلاس A یا B به صورت قابل اجرا و به شرح زیر تعیین شده است:

(i) برای سطوح کلاس A (سطوح فولادی یا سطوح سطحی فولاد خالص رنگی یا سطوح با پوشش کلاس A روی فولاد تمیز شده یا سطوح گالوانیزه و خرد شده گرم برافروخته)

μ = 0.30

(ii) برای سطوح کلاس B (سطوح سطحی فولاد یا سطوح با سطوح سطحی کلاس B بر روی فولاد تمیز شده با انفجار بدون رنگ)

μ = 0.50

Du = 1.13، ضریب نفوذی است که نشان دهنده نسبت متوسط ​​تشدید پیچ ​​نصب شده به حداقل تداخل پیچ و مهره مشخص شده است. استفاده از مقادیر دیگر ممکن است توسط مهندس رکورد تایید شود.

Tb = حداقل تنش کششی داده شده در جدول J3.1، kips، یا جدول J3.1M، kN

hf = عامل برای پرکننده ها، به شرح زیر تعیین می شود:

(I) جایی که هیچ پرکننده ای وجود ندارد و یا جایی که پیچ ها برای بارگذاری در پرکننده اضافه شده اند اضافه شده است

hf = 1.0

(ii) جایی که پیچ ها برای توزیع بار در پرکننده اضافه نشده است:

(a) برای یک پرکننده بین قطعات متصل شده

hf = 1.0

(ب) برای دو یا چند پرکننده بین قطعات متصل شده

hf = 0.85

ns = تعداد هواپیماهای لغزش مورد نیاز برای اتصال به لغزش

قدرت باربری در سوراخ پیچ و مهره

10. تحمل باربری در سوراخ پیچ

استحکام کششی موجود، φRn و Rn / Ω، در حفره های پیچ و مهره باید برای حالت محدودی از تحمل به شرح زیر تعیین می شود:

φ = 0.75 (LRFD) Ω = 2.00 (ASD)

استحکام برشی اسمی مواد متصل شده، Rn به شرح زیر تعیین می شود:

(الف) برای پیچ در ارتباط با حفره های استاندارد، بزرگ و کوتاه، مستقل از جهت بارگذاری، یا یک حفره طولانی با شکاف با شکاف موازی با

جهت نیروی تحمل

(I) هنگامی که تغییر شکل در سوراخ پیچ در بار خدمات، توجه به طراحی است

Rn = 1.2lctFu ≤ 2.4dtFu (J3-6a)

(ii) هنگامی که تغییر شکل در سوراخ پیچ در بار خدمات بارگیری طراحی نیست

Rn = 1.5lctFu ≤ 3.0dtFu (J3-6b)

(ب) برای پیچ در یک اتصال با حفره های طولانی شکاف با شکاف عمود بر جهت نیروی

Rn = 1.0lctFu ≤ 2.0dtFu (J3-6c)

(ج) برای اتصالات ساخته شده با استفاده از پیچ و مهره ها که به طور کامل از طریق یک عضو جعبه غیرقابل تحویل یا HSS عبور می کنند، به بخش J7 و معادله J7-1 مراجعه کنید.

جایی که

Fu = حداقل استحکام کششی ماده اتصال شده، ksi (MPa)

d = قطر پیچ و مهره اسمی، in. (mm)

lc = فاصله روشن، در جهت نیروی، بین لبه سوراخ و

لبه سوراخ مجاور یا لبه مواد، در (میلی متر)

t = ضخامت مواد متصل شده، در (mm)

برای اتصالات، مقاومت کششی باید به عنوان مجموع مقاومت در برابر تحمل از پیچ و مهره های فردی گرفته شود.

استحکام بلبرینگ باید برای اتصالات بلبرینگ و لغزش مورد بررسی قرار گیرد. استفاده از سوراخ های بزرگ و سوراخ های کوتاه و بلند به موازات خط نیروی محدود به اتصالات انتقادی لغزش در هر بخش J3.2 محدود است.

توجه کاربر: قدرت مؤثر یک گیره شخصی کمتر از مقاومت برشی اتصال در هر بخش J3.6 و یا قدرت تحمل در سوراخ پیچ در هر بخش J3.10 است. استحکام گروه پیچ، مجموع نیروهای موثر اتصالات فردی است.

عناصر آسیب دیده اعضای هیئت مدیره و اتصال

J4 عناصر آسیب دیده اعضای هیئت مدیره و اتصال

عناصر

این قسمت به عناصر اعضا در ارتباطات و عناصر ارتباطی مانند صفحات، گوشواره، زاویه و براکت اعمال می شود.

قدرت عناصر در تنش

1. قدرت عناصر در تنش

استحکام طراحی، φRn، و مقاومت مجاز، Rn / Ω، از عوامل آسیب دیده و اتصال دهنده بارگذاری شده در تنش باید مقدار پایین تر به دست آمده با توجه به شرایط محدود کشش کششی و پارگی کششی باشد.

(a) برای کشش کششی عناصر اتصال

Rn = FyAg (J4-1)

φ = 0.90 (LRFD) Ω = 1.67 (ASD)

(ب) برای پارگی کششی از عناصر اتصال

Rn = FuAe (J4-2)

φ = 0.75 (LRFD) Ω = 2.00 (ASD)

جایی که

Ae = مساحت خالص موثر در بخش D3، در 2 (mm2) تعریف شده است. برای صفحات پلاستیکی پیچیده، Ae = An ≤ 0.85Ag.

توجه کاربر: محدوده خالص موثر صفحه اتصال ممکن است به علت توزیع استرس محاسبه شده توسط روش های مانند بخش ویتمور محدود شود.

مقاومت عناصر در برش

2. قدرت عناصر در برش

مقاومت برشی موجود در عناصر آسیب دیده و اتصال دهنده در برش باید مقدار پایین تر به دست آمده با توجه به شرایط محدود بازده برشی و پارگی برشی باشد:

(a) برای برش برش عنصر:

Rn = 0.60FyAgv (J4-3)

φ = 1.00 (LRFD) Ω = 1.50 (ASD)

جایی که

Agv = ناحیه ناحیه تحت برش، در 2 (mm2)

(ب) برای پارگی برش عنصر:

Rn = 0.60FuAnv (J4-4)

φ = 0.75 (LRFD) Ω = 2.00 (ASD)

جایی که

Anv = منطقه خالص تحت برش، در 2 (mm2)

بلوک مقاومت برشی

3. مقاومت برشی برشی

استحکام موجود برای حالت محدودی از شکستگی برشی بلوک در طول مسیر شکستگی برشی یا مسیرها و مسیر شکست تنش عمودی باید به عنوان

Rn = 0.60FuAnv + UbsFuAnt ≤ 0.60FyAgv + UbsFuAnt (J4-5)

φ = 0.75 (LRFD) Ω = 2.00 (ASD)

جایی که

Ant = منطقه خالص تحت تنش، در 2 (mm2)

جایی که تنش تنش یکنواخت است، Ubs = 1؛ جایی که تنش تنش غیر یکنواخت است، Ubs = 0.5.

توجه کاربر: نمونه های معمولی که UB ها باید برابر با 0.5 برآورد شوند، در Comment شرح داده می شود.

ANSI / AISC 341-10

فصل A: الزامات عمومی

مواد

A3 مواد

4. مواد مصرفی برای جوشکاری

4a جوش های سیستم مقاومت در برابر لرزه

تمام جوش های مورد استفاده در اعضا و اتصالات در SFRS باید با فلزات پرکننده مطابق با الزامات مندرج در بند 6.3 از کد جوش سازه سازه لرزه ای مکمل (AWS D1.8 / D1.8M)، که بعدها AWS D1.8 / D1.8M

توجه کاربر: AWS D1.8 / D1.8M نیازمند آن است که تمام جوش های سیستم مقاوم در برابر لرزه ها با فلزات پرکننده طبقه بندی شده با استفاده از استانداردهای AWS A5 ساخته شوند که به خواص مکانیکی زیر می رسند:

فصل D: عضو GENERAL و الزامات طراحی اتصال

ارتباطات

D2 ارتباطات

1. عمومی

اتصالات، مفاصل و اتصال دهنده ها که بخشی از SFRS هستند، مطابق با مشخصات فصل ج، و با الزامات اضافی این بخش مطابقت دارند.

تقسیمات و پایه های ستون هایی که به عنوان بخشی از SFRS تعیین نمی شوند باید الزامات بخش های D2.5a، D2.5c و D2.6 را رعایت کنند.

جایی که مناطق حفاظت شده در عناصر اتصال توسط این مقررات یا ANSI / AISC 358 تعیین می شوند، آنها باید الزامات بخش های D1.3 و I2.1 را رعایت کنند.

2. اتصالات پیچیده

مفاصل پیچیده باید شرایط زیر را داشته باشند:

(1) مقاومت برشی موجود در اتصالات پیچ و مهره با استفاده از سوراخ های استاندارد باید برای اتصالات بلبرینگ مطابق با بخش های مشخصات J3.6 و J3.10 محاسبه شود. قدرت تحمل اسمی در حفره های پیچ و مهره نباید گرفته شود

بزرگتر از 2.4dtFu

(2) پیچ و جوش نباید برای به اشتراک گذاشتن نیرو در اجزای مشترک یا همان نیروی در یک اتصال طراحی شود.

توجه کاربر: نیروی عضو، مانند یک نیروی محوری براکت مورب، باید در اتصال به طور کامل توسط یک نوع مفصل (به عبارت دیگر، به طور کامل توسط پیچ یا به طور کامل توسط جوش) مقاومت در برابر. اتصالی که در آن پیچها در برابر نیرویی است که نیرویی است که با جوش مقاومت میکند، مانند اتصال لحظه ای که در آن فلنجهای جوش داده شده خمشی را انتقال می دهند و یک ورق پیچیده انتقال دهنده برش را تحمل می کند، به نظر نمی رسد که نیروی مشترک باشد.

(3) سوراخ پیچ باید سوراخ های استاندارد یا سوراخ های کوتاه با عمق عمود بر بار اعمال شده باشد.

استثنا: برای براکت های مورب مشخص شده در بخش های F1، F2، F3 و F4، حفره های زیاد در یک اتصال تنها در صورتی مجاز است که اتصال به عنوان یک اتصال بحرانی لغزش برای اتصال اتصال مورد نیاز در بخش های F1، F2، F3 و F4

توجه کاربر: اتصالات پیوندی مورب با سوراخ های بزرگ باید همچنین مقادیر دیگر محدود از جمله تحمل پیچ و برش پیچ را برای قدرت مورد نیاز اتصال به عنوان تعریف شده در بخش های F1، F2، F3 و F4 را برآورده کند. انواع سوراخ های جایگزین در صورت تعیین در ANSI / AISC 358 مجاز می باشند و یا در صورتی که به طور پیش بینی شده در مطابقت با بخش K1 تعیین شده باشند یا در برنامه تست واجد شرایط مطابق با بخش K2 یا بخش K3 مشخص شوند.

(4) تمام پیچ و مهره ها باید به عنوان پیچ و مهره های با قدرت بالا pretensioned نصب شود. سطوح Faying باید الزامات اتصالات بحرانی لغزش مطابق با بخش مشخصات J3.8 با سطح فایینگ با ضریب لغزش کلاس A یا بالاتر باشد.

استثنا: سطوح اتصال مجاز است پوشش هایی با ضریب لغزش کمتر از سطح Faying کلاس A برای موارد زیر باشد:

(1) اتصالات لحظه ای بشقاب مطابق با الزامات بخش E1، یا ANSI / AISC 358

(2) مفاصل پیچیده که در آن اثرات بار به علت لرزه ای به واسطه کشش در پیچ و یا تحت فشار فشاری، اما نه برش در پیچ و مهره

3. اتصالات جوش

مفاصل جوش باید مطابق فصل ج مشخصات مشخص شوند.

فصل F: سیستم های BRACED-FRAME و SHEAR-WALL

سیستم های BRACED-FRAME و SHEAR-WALL

F2 فریم های ویژه ای با ضخامت (SCBF)

6. اتصالات

جوش های زیر جوش های تقاضای بحرانی هستند و باید الزامات بخش A3.4b و I2.3:

(3) جوش در اتصالات پرتو به ستون مطابق با بخش F2.6b (b)

6b اتصالات پرتو به ستون

در صورتی که یک صفحه ی Brace یا gusset به هر دو عضو در یک اتصال پرتو به ستون متصل شود، اتصال باید با یکی از موارد زیر مطابقت داشته باشد:

(الف) اتصال باید یک اتصال ساده مطابق با الزامات بخش مشخصات B3.6a باشد که در آن چرخش مورد نیاز 0.025 راد

F3 قابهای دارای ECCENTRICALLY BRACED BRACED (EBF)

6. اتصالات

6a جوش بحرانی تقاضا

جوش های زیر جوش های تقاضای بحرانی هستند و باید الزامات بخش های A3.4b و I2.3 را رعایت کنند:

(3) جوش در اتصالات پرتو به ستون مطابق با بخش F3.6b (ب)

6b اتصالات پرتو به ستون

در صورتی که یک صفحه ی Brace یا gusset به هر دو عضو در یک اتصال پرتو به ستون متصل شود، اتصال باید با یکی از موارد زیر مطابقت داشته باشد:

(الف) اتصال باید یک اتصال ساده مطابق با الزامات بخش مشخصات B3.6a باشد که در آن چرخش مورد نیاز 0.025 رادیان

فصل اول: ساخت و انحلال

I2 ساخت و انشعاب

3. اتصالات جوش

اتصالات جوش و جوش مطابق با استاندارد جوش سازه فولادی (AWS D1.1 / D1.1M)، که بعدها به عنوان AWS D1.1 / D1.1M خوانده می شود، و AWS D1.8 / D1.8M است.

مشخصات عملیات جوش (WPS) باید توسط مهندس ضبط مورد تایید قرار گیرد.

زبانه های جوش باید مطابق با بند A.10 DDI.8 / D1.8M AWS D.6.8 قرار گیرد، مگر در مواردی که در انتهای خروجی از سیمهای پیوسته-بشقاب به ستون، زبانه جوش و فلز جوش نیاز به حذف نزدیکتر از 1/4 اینچ ( 6 میلی متر) از لبه صفحه تداوم.

مقررات AWS D1.8 / D1.8M مربوط به ساخت و ساز باید به طور مساوی به جوش ساخت جوش کاری و جوشکاری نشت بر روی زمین اعمال شود.

توجه کاربر: AWS D1.8 / D1.8M به طور خاص برای ارائه الزامات اضافی برای جوشکاری سیستم های مقاوم در برابر نیروی لرزه نوشته شده است و هر جا که ممکن است با این مقررات هماهنگ شده باشد. الزامات AWS D1.8 / D1.8M مربوط به ساخت و نصب به شرح زیر است، از جمله ضمیمه های هنجاری (اجباری):

1. الزامات عمومی

2. اسناد مرجع

3. تعاریف

4. مشخصات اتصالات جوش داده شده

5. واجد شرایط جوشکاری

6. ساخت

ضمیمه A. WPS تست پوشش ورودی حرارت WPS برای فلزات پرکننده برای جوش های بحرانی تقاضا

پیوست ب. Intermix CVN آزمایش ترکیبات فلزی پرکننده (که یکی از فلزات پرکننده FCAW-S است)

ضمیمه C. شرایط جوشکاری مجتمع جوشکاری دسترسی محدود

ضمیمه D. تست های تکمیلی برای محدودیت های بازدارنده برای فلزات پرکننده FCAW

AWS D1.8 / D1.8M نیاز به حذف کامل تمام مواد زبری جوشکاری دارد، و تنها فلز پایه و فلز جوش را در لبه مفصل نگه می دارد. این برای حذف هر گونه اختلاط جوش در انتهای جوش، و همچنین تسهیل تست ذرات مغناطیسی است

(MT) این منطقه است. در صفحات پیوسته، این مقررات اجازه می دهد مقدار محدودی از مواد زبری جوشکاری به علت سویه های کاهش در صفحات پیوستگی باقی می ماند، و هر اختلافی باقی مانده جوش در این منطقه پایان جوش احتمالا اهمیت کمی دارد. همچنین، سایت های حذف جابجایی تب در صفحات پیوسته تحت MT قرار نمی گیرند.

AWS D1.8 / D1.8M بند 6 به نام "ساخت" است، اما هدف از AWS این است که تمام مقررات AWS D1.8 / D1.8M به همان اندازه به فعالیت های ساخت و نصب مانند همانطور که در مشخصات و در این مقررات شرح داده شده .